石墨烯—碳納米管復(fù)合支架可模擬腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新

科技日報(bào)蘇州2月27日電 (記者張曄)阿爾茨海默癥、帕金森病、腦膠質(zhì)瘤……在科技發(fā)達(dá)的今天，人類對腦部疾病依然束手無策。近日，由中國、意大利、美國學(xué)者組成的研究團(tuán)隊(duì)，最新研發(fā)出一種三維石墨烯—碳納米管復(fù)合網(wǎng)絡(luò)支架。這種生物支架能很好地模擬大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，未來，將可用于藥物篩選或植入大腦幫助治療腦部疾病。

該碳神經(jīng)支架由我國率先提出并完成材料制備?？茖W(xué)家用石墨烯模擬大腦內(nèi)部四通八達(dá)的三維框架，把體內(nèi)正常的神經(jīng)干細(xì)胞移植到細(xì)小的碳納米管中，增殖和定向分化神經(jīng)元細(xì)胞，從而構(gòu)建出一個(gè)“互聯(lián)互通”的人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，相比在二維的培養(yǎng)皿中觀察、培養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞，三維支架更接近腦部實(shí)際環(huán)境。而與現(xiàn)有的膠原支架、水凝膠支架相比，碳神經(jīng)支架最大的優(yōu)勢在于導(dǎo)電性，可通過電刺激實(shí)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞的定向分化，分化效率可提高20%左右。

研究中，科學(xué)家將腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞“種植”在構(gòu)建的大腦皮層模型中，結(jié)合先進(jìn)的成像和分析技術(shù)，就能清晰看到腫瘤細(xì)胞的發(fā)展進(jìn)程。此外，他們還構(gòu)建了藥物模型，以觀察不同抗癌藥物對腫瘤的抑制效果。

“這種支架需要1—2年可在體內(nèi)降解代謝，未來有可能移植到大腦，用于阿爾茨海默癥、帕金森病等疾病的治療。”中科院納米—生物界面重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員程國勝說，針對多種神經(jīng)退行性疾病的治療，醫(yī)學(xué)界已經(jīng)提出移植神經(jīng)干細(xì)胞的構(gòu)想。三維碳神經(jīng)支架將是很好的載體，它能幫助醫(yī)生將神經(jīng)干細(xì)胞精準(zhǔn)放置到病變地點(diǎn)，并幫助其增殖、分化，以實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞替代治療的目的。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際權(quán)威刊物《先進(jìn)材料》上。